穿梭於展館的機器狗、參會者戴著虛擬現實顯示設備觀看影像、展台上的數據顯示著與智慧城市、智慧交通、智慧醫療相關的場景……

諸多創新在巴塞羅那世界移動通信大會（MWC）上匯聚，其都在展示一項無線技術—5G。


對全中國用戶來說，5G完全不是一個新詞兒，但與2018年5G首次出現在巴展那時相比，這一次的商用場景更豐富了，全球電信行業明顯在蘊積一場顛覆性創新的能量。

在今年的巴塞羅那世界移動通信大會（MWC）上，5.5G、節能減排，正在成為關鍵詞。

正如摩爾定律之於半導體產業一樣，在過去40多年來，電信行業遵循著一條以十年為一迭代的路徑。

而在5G技術發展中，中國公司正在扮演更重要的角色。根據德國專利數據公司IPIytics發布的《5G標準專利聲明的實情調查》報告，報告顯示，截至2020年1月1日，華為聲明了最多的5G專利，其次是三星、中興、LG、諾基亞、愛立信和高通。

但一直以來，5G在商用上推進並不如想像中順利，其成本和能耗是阻礙其商用化的兩大關鍵。如今，5.5G的推出是否能夠在成本和能耗上有新的優化？

2018年，在5G技術出現伊始，第三方行業協會GSMA（Groupe Speciale Mobile Association）做過一個調研，他們就採用5G的的風險詢問了750位電信企業老闆，過半數的人認為，其“缺乏明確的商業案例”。並且有業內人士稱“這看起來不是一項賺錢的買賣。”

如今，這種判斷正在被推翻。尤其在中國，針對5G的投資正在迎來高點，根據第三方研究機構前瞻產業研究院統計，中國四大運營商（中國移動、中國電信、中國聯通和中國廣電）與中國鐵塔在5G上的總投資有望超過1.8萬億，比4G時代增長超過60%，在2023年和2024年，將會迎來一個投資高峰，其中通信網絡設備的投資佔據產業鏈投資最大比重，預計2023年將達到峰值，即968億元。

一個直觀的感受是，或許有一天，你醒來的時候就看到家門口空地上建起一個高聳的塔柱，技術工人在上進行技術部署，這就是5G基站。密集連接的基站，就像一顆顆大樹，網絡就像這些樹的枝蔓，覆蓋在城市上空。

華為公司給出的一項統計表明，中國運營商2022年的5G專網收入持續高速增長，預測達到13億美金左右。

在幾年前，國際電信聯盟（ITU）和3GPP就已經給5G制定了一個雄心勃勃的路線圖——理論下行速度為每秒10Gb，響應速度小於1毫秒，連接密度可以達到每平方公里100萬個。也就是說，在5G網絡之下，需要能夠在1秒鐘左右傳完一部電影，網頁響應的時間連眨眼的功夫都不需要。

以華為為代表的通信設備和解決方案提供商正在尋求5G更好的商業落地場景。

在此次MWC展會上，一種基於5G網絡技術建造的柔性產線被展示出來。

柔性生產是對各種不同形狀的加工對象，進行程序化柔性製造加工的技術，適合多品種、中小批量的產品生產，其關鍵就是充分利用產能、快速反應。

在中國無錫的施耐德工廠，每天要生產一萬多種類型的設備，最小可以接受的訂單量為1件，這對工廠的柔性化提出了前所未有的挑戰。傳統的U型線，佔地面積較大，一旦有新項目，則很難部署，也不靈活。

這正是5G施展拳腳的地方。在此次巴展的展台上，運轉著一個模擬的工作島模型，八個工作島，樂高一樣圍成一個大的工作台，不同的工作島之間，通過自由脫開和組合的方式，實現連接，每個工作島內部，通過5G網關對外通信，工作島內的執行單元，例如掃描槍、PLC（可編程邏輯控制器，一種微處理器的電子設備）、電腦HMI（人機交互界面）等，通過有線連接到5G開關。實現了整個產線的無線化，而生產同樣數量的產品，從原來的1週時間減少到4個小時以內，產線面積與產線設備的投資減少了40%。

德國鐵路公司和沃達丰合作展現了一種針對5G的技術創新——“切片”。這種切片技術能夠將一整張5G網絡劃分為不同目的。例如，鐵路網絡需要的覆蓋廣，移動性高，適合採用運營商的公網來提供服務。那麼對於列車狀態監控，對軸溫度、車輪滾動狀態進行監控並實時上報給監控中心，該業務對帶寬的需求小，但需要極高的可靠性，這類業務就適合採用專網服務。

因此，在這個切片技術下，Vodafone採用22個5G基站對約18公里的鐵路沿線進行覆蓋，這種利用公網專用，提供專網業務的方法，這是一種以更低的代價和成本去獲得更高的收益的方法。

5G為什麼貴，更多原因是因為耗電。

根據行業測算，5G單站的功耗是4G的三倍左右，到2025年，通信行業要消耗全球20%的電力，基站消耗的電力佔據通信行業的80%，（基站可以理解為是一種為網絡天線供電的計算機）。5G的貴，其實情有可原。你可以將移動網絡想像成一條條低頻段、高頻段的通道。

在低頻段上，行駛著WiFi、藍牙、衛星廣播，“交通”十分擁擠，自然影響傳輸速度。但在高頻段上，卻一路暢通。5G高頻段其中一種技術是使用毫米波雷達，能夠提供大量帶寬，就像我們走上高速一樣。但這種毫米波十分脆弱，僅憑一片樹葉或者一張紙就能阻擋其順利通行。因為高頻無線電波傳播很近，因此需要更多基站予以支持，而有需要極大的算力，這種算力能夠在一瞬間耗盡諸多電量。

誰能夠在基站上減少更多能耗，就能贏得運營商的青睞。曾經，一位挪威的運營商在更換供應商後抱怨，這家供應商建立2000座基站的時候就耗掉了其友商建立7000座基站的電。

“耗電問題在5G時期一直存在。”一位業內投資人表示，“耗電的本質是，從5G開始，做了很多分佈式架構，造成了設備的增加，切換的頻率比之前高，功率更大。基本的節能只能通過一些算法的方式，使得沒有處於運轉狀態的基站休眠，然後通過一些低功率的方式在需要使用的時候迅速激活。”

通訊設備解決方案商確實在利用一些整合技術為運營商降本節能。例如，華為此次在MWC上展示的一項解決方案，就是為一些2G／3G／4G基站提供整套升級方案，他們可以結合成本、能耗，選擇需要被優化的基站。在瑞士，華為提供了一套4/5G協同一體化節能方案，實現設備節能11%。

還有一種節能方案，就是通過休眠、快速喚醒，這樣的方式節省能耗。華為的智能節能方案叫做PowerStar，這種方案目前在全球50張以上的網絡中使用。西班牙VDF節能特性測試項目中，其在4G和5G網絡中激活了載波和通道休眠特性，實現節能6.4%。

5.5G：5G的下一步，產業鏈的準備

新技術的發展如同一條S曲線，經歷了前期積累，到進入大眾市場後的飛躍，然後進入了分眾市場的緩慢爬坡。與此同時，在新技術發展到後期，必然有新的技術又開始興起，然後沿著同樣的S曲線發展。如今，我們處於5G技術和6G技術兩條S曲線的交替中，也正因如此，很難發現太多顛覆性創新。

但在兩項技術中間的5.5G技術，卻並非乏善可陳，它更像是5G的補充和完善。在3GPP的標準中，5.5G的名字是5G-Advanced，儘管是一個過渡技術，5.5G在時延上與5G沒有區別，但其仍擁有5G所沒有的特性，例如10Gbps的速度、實現千億聯接、能夠更好地實現從通信到感知、更為節能等。Release 18是5.5G的第一個版本，預計將在2024年凍結，Release 19和Release 20等版本將持續推出。而關於6G的標準，仍未被定義。國內的投資人也同樣關注這項技術，他們希望了解5.5G技術究竟需要哪些硬件的支持。

在這一次的MWC上，關於5.5G的場景也被展示出來，Passive-IOT，是在5.5G的技術標準中新增的一項標準。

以物流為例，如果我們需要在一個堆滿貨物的貨架中識別來自不同公司的貨品，需要人工將標籤掃描出來，然後傳輸數據，最後進行調取。但如果在貨品上貼上無源標籤，那麼只要選取目標公司的貨品，不需要人工掃描，就能被直接定位。“這項技術將在今年年底進行商用。”一位MWC華為展台區的技術專家表示。

現在看來，6G的技術標準尚未確立，但圍繞5.5G的技術標準已經陸續確定下來。產業鏈已經在陸續做好準備推動5.5G出台，例如在MWC之前，高通發布了業界首款5.5G ready芯片正式發布，商用終端即將上市。無線網絡的超大規模天線陣列（ELAA）、虛擬大載波重構非連續頻譜（MBSC）等創新技術在全球多個運營商完成驗證，能夠將5.5G 萬兆能力帶入現實。（虎嗅）

手機，已經串聯起了我們生活中的一切環節。我們隨時隨地拿出手機，都能暢快地上網。

這一切是如此地理所當然，以至於我們甚至想不到這樣不可思議的問題：

移動通信網絡真的無處不在嗎？

我們都知道，地球雖叫“地”球，但實際上是一個不折不扣的水球，陸地面積只佔29%，海洋面積占到了71%。

就這麼點陸地面積，移動通信網絡也僅僅覆蓋了20%；相比之下海洋的網絡覆蓋率就更低了，只有5%。

總體算下來，移動通信網絡只覆蓋了全球不到10%的面積！

海洋裡住不了人沒有覆蓋很好理解，陸地上的覆蓋率為什麼這麼低呢？看下面這張圖就明白了。

原來，陸地上適合人居住的地方本就不多。移動通信網絡沒有覆蓋到的地方，大多都是沙漠，叢林，冰原等人跡罕至的地方。

在這種地方建地面基站純屬虧本買賣，自然就成了信號的盲區。

可是，海洋上有各種各樣的船隻要上網，陸地上人跡罕至的地區也不是完全沒人去。這些被遺忘的邊緣地帶的通信需求該如何滿足？

此外，洪水、地震、海嘯等自然災害往往導致斷電、斷網、斷路，使救援工作困難重重。

在此等危急時刻，如何打通救援的生命線？

上述問題的本質是：怎樣建設一張覆蓋全球，不受地面環境限制的通信網絡？

於是，人們把目光投向了天空，期望通信基站像星光和月光一樣，不管底下的大地是繁華還是貧瘠，是平原還是戈壁，都能把信號毫無偏見地灑滿大地。

這樣的方案還真有，就是“衛星通信”。

雖然我們口頭上經常把仰頭所能看到的外部世界叫做“天空”，但實際上，“天”和“空”的概念，是截然不同的。

“空”指的是地球表面到大氣層之內的高度範圍，通過氣球、飛機、飛艇等航空器可達；而大氣層之外的空間，才可以稱之為“天”，一般需要通過火箭才可到達。

“空”和“天”一般以海拔100千米為界，也被稱作“卡門線”。這是由美國工程師和物理學家西奧多·馮·卡門通過研究航空器的極限飛行高度得出的。也就是說，地球大氣層的極限為100千米，再往上就是地球外部的茫茫宇宙了。

能實現“上天”的通信載體，就是各式各樣的通信衛星。它們無時無刻不在我們頭上游弋，既熟悉又陌生。

衛星軌道的高低，一般分為低軌、中軌、地球靜止軌道和高軌。

低軌（Low Earth Orbit，LEO）：距地面高度低於2000千米的衛星系統。由於低軌道衛星離地球近，有著路徑損耗小，傳輸時延低（一般小於10毫秒）的特點。

隨著發射成本的逐年降低，多個LEO衛星可組成星座來實現真正的全球覆蓋，頻率復用更有效。因此，LEO 系統被認為是最有應用前景的衛星互聯網技術。

中軌（Medium Earth orbit，MEO）：距地面高度2000km~35786Km，傳輸時延一般小於50毫秒，要大於低軌道衛星，但覆蓋範圍也更大。當軌道高度為10000Km時，每顆衛星可以覆蓋地球表面的23.5%，因而只要少量衛星就可以覆蓋全球。

地球靜止軌道（Geostationary Earth Orbit，GEO）：距地面高度35786km，即同步靜止軌道。也就是說，GEO衛星運動的角速度和地球自轉相同，因此從地球上看這些衛星是相對靜止的。

理論上，用三顆地球靜止軌道衛星即可以實現全球覆蓋。但是，同步衛星有一個不可避免的缺點，就是軌道離地球太遠，鏈路損耗嚴重，信號傳播時延一般為250毫秒以上，遠大於LEO和MEO。

高軌（High Earth Orbits，HEO）：距地面高度大於35786km。此外還有橢圓軌道等，相比於前面幾種，這些技術的應用較少，在此不再贅述。

這些不同軌道的距離尺度以數字的形式來看感受不明顯，從下圖可以看出，中軌和高軌以地球同步靜止軌道為分界線，它們高度範圍是非常寬廣的。相比之下，低軌則離地面非常近，可容納的衛星自然就少得多。

根據賽迪顧問研究報告數據，地球近地軌道可容納約6萬顆衛星。據預測，到2029年，地球近地軌道將部署總計5.7萬顆低軌衛星。

目前，單單一個SpaceX的星鏈，就已經規劃了4.2萬顆衛星。這麼稀缺的資源，你不搶，有的是人搶。因此，隨著衛星互聯網的發展，低軌衛星的建設已炙手可熱。

要採用衛星來實現遠距離無線通信，頻譜資源也是至關重要的。

隨著容量的需求，衛星通信使用的頻段從中頻L、S波段到Ku、Ka，再到毫米波一路向上，頻率越來越高，帶寬也越來越大。

衛星通信頻段和空間軌道資源一樣都屬於“不可再生資源”，國際原則是“先登先佔”的使用模式。目前低軌衛星的主要通信頻段（Ku 和Ka）已趨於飽和。

衛星通信系統的組成可以分為三部分：空間段、地面段和用戶段。

衛星系統架構（來源：Starlink）

空間段指的主要就是天上的由多顆通信衛星組成的星座，以及衛星之間的通信鏈路（ISL，Inter-satellite Link，也叫星間鏈路）。

地面段主要包含地球站（也可稱作網關），以及業務控制、監控管理、時間注入等輔助部分。地面網絡的傳輸、核心網等網元也可以看作地面段的一部分。

用戶段指的是接入衛星的終端，主要包含天線（我們常說的“鍋”）、信號處理並提供網絡接入能力的設備（如路由器等）、接入網絡的終端（手機、電腦等）。

農村數字連接中心（來源：Starlink）

從上圖可以看出，在有線網絡和無線網絡均沒有覆蓋的地方，要實現低成本的上網，只需在房頂上安裝衛星天線，連接室內的路由器即可實現電腦、筆記本、手機等終端共同上網。

如果想在野外隨時隨地上網，Starlink的方案依然是攜帶小尺寸的電子相控陣天線和路由器。

標準尺寸的天線功耗為50~75瓦，路由器也需供電，因此，車載電源是必不可少的。看上圖，一人在靜謐的星空下獨享衛星高速網絡，好不愜意。

如果你僅僅是在緊急情況下有語音通信需求，想要甩掉笨重的天線輕裝上陣，那麼你就需要一部專用的便攜式衛星電話。

下圖是美國2022年銷量最好的三款衛星電話，支持Inmarsat（國際海事衛星）或者Iridium（銥星）這兩種主流的衛星通信系統。

乍一看，這初號機的造型、9 宮格按鍵、又粗又大又長的天線，莫非是穿越到了20年前？

再看價格，好傢伙，就支持些打電話、發短信、GPS、緊急呼叫等我們看來2G手機自誕生起就支持的功能，竟然賣到了接近1600美元，約等於人民幣一萬多。

我們再來看看中國的衛星通信系統和衛星電話是什麼樣的。

2020年1月10日，我國自主建設的第一個衛星移動通信系統——天通系統，正式面向全社會提供服務，由中國電信運營。

天通一號01衛星可以提供速率為1.2 kbps的語音業務和最大384 kbps的數據通信業務。雖然容量比較低，但提供應急通信服務還是可以的。

2022年5月17日，電信推出“天地翼卡”，宣稱用戶不用換SIM卡，也不用換手機號就能打衛星電話，永不失聯！如果能收到地面基站的信號，4G和5G網絡也能正常用。

雖說不用換卡換號，但手機卻是必須要換的。蜉蝣君在某購物平台搜了下，支持天通系統的手機型號還是不少的，價格從幾千到上萬的都有，旗艦機確實可以支持5G。

下圖是電信2020年主推的一款可支持4G和天通衛星的手機。看起來顏值是比傳統的衛星電話高了些，但價格也確實是貴。

這其中的原因，一是衛星電話的定位並不是給普通人用的消費品，而是專門給野外、遠洋工作者使用的工業品，需要在惡劣的環境下穩定工作，成本確實也比較高；二是衛星通信產業的用戶比較少，系統和終端成本都難以攤薄。

我們從下面的產品介紹中就可以窺見其中端倪。

至於資費，那就更能看出衛星電話的定位了：100元60分鐘通話，短信0.4元一條，300元20M流量。

這價格，也確實只能在十萬火急的時候滿足最關鍵的通信需求。

由此看來，衛星通信，和我們的日常生活之間的鴻溝，無疑是巨大的：使用場景少，手機不好用，資費還很貴。

那麼衛星手機，是否有走進消費領域的希望呢？

今年，華為推出了支持北斗衛星短報文的Mate 50旗艦機，蘋果也跟Globalstar（全球星）合作推出了支持衛星求救的iPhone14。這兩款產品揭開了衛星通信探索消費領域的序幕。

據悉，華為Mate 50可以通過北斗衛星給個人定向發送文字、位置、軌跡圖等信息，但內容會被審核，只有跟救援相關的信息才能被發送，而且收不到回复。

iPhone14可以發布的內容也是預設的求救信號，且自帶定位坐標，但不能定向發給個人，消息會統一發送至公立或付費的救援機構，但能收到救援機構的回复。

由此可見，目前在消費領域，手機上的衛星通信和地面的4G、5G網絡還是兩套獨立的系統，技術上並沒有進行融合，且衛星僅定位於應急通信，這一點跟傳統的衛星電話並沒有本質的差別。

甚至，由於技術上的限制，華為和蘋果的這兩款手機連衛星電話都還打不了。

那麼，我們能否更進一步，讓這兩套系統融合起來，衛星直接發送5G信號？這樣一來，我們可能連手機都不用換，在荒郊野嶺就直接能通過衛星來連上5G了！

答案是肯定的。且Starlink在這方面已經走出了第一步。

今年8月25日，SpaceX宣布和T-Mobile將達成頻譜共享，新一代的Starlink V2衛星將通過1.9GHz來向現網的手機提供服務。

現網的手機可不像專用的衛星電話一樣有碩大的天線，發射功率也被協議定在了很低的水平（一般是0.2瓦）。因此要達成目標只能在衛星上下功夫。

Starlink V2衛星對信號接收能力進行了增強，將衛星天線加長到7米，面板增加到25平米，通信性能達到上一代V1的10倍。

這樣一來，現網已有的手機終於可以直連衛星上5G了，預計吞吐率可達2~4Mbps。

這速率，雖說跟通常意義上5G動輒幾百兆的速率不能相比，但支持打電話是不在話下的，流暢上網也是可以保證的。

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